Способ получения химически стойкого оксидно-оловянного покрытия на поверхности эмалированного стального изделия

Способ получения химически стойкого оксидно-оловянного покрытия на поверхности эмалированного стального изделия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к обработке поверхностей эмалированных стальных изделий, а именно к области получения химически стойких оксидно-металлических покрытий на поверхности эмалированных стальных изделий, и может быть использовано в производстве эмалированных стальных изделий, применяемых в химической, фармацевтической, пищевой, нефтяной, газовой промышленности, строительстве.

Оксидно-металлические покрытия на стекле и эмалированных поверхностях получают при обработке изделий непосредственно после формования растворами или парами солей различных металлов.

Известен способ получения оксидно-металлических декоративных покрытий на поверхности плавленых силикатов, который может быть использован при декорировании металлических, керамических или стеклянных, эмалированных изделий (Патент СССР №1386601, опубликован 07.04.1988 МПК C03C 17/28). Он заключается в применении в качестве металлоорганических соединений нафтенатов кобальта или марганца, или их смеси с кобальтовыми солями кислот талового и подсолнечного масел и осуществлении их обжига при температуре 620-680°С в течение 8-15 мин.

Также известен способ получения неорганических пленок на поверхности стекол, который используют при производстве теплосолнцезащитных и декоративных стекол (Патент РФ №2008286, опубликован 28.02.1994 МПК C03C 17/245). Сущность изобретения: на поверхность стекла наносят неорганические металлооксидные пленки термическим разложением паров карбонила металла в вакуумной камере. Разложение паров карбонила ведут со скоростью нанесения пленки 0,05-0,5 мкм/мин при температуре стекла выше интенсивного разложения карбонила и ниже температуры деформации стекла с одновременной или последующей подачей окислительного агента. Скорость подачи окислительного агента 5-20 л/ч 1 дм² поверхности стекла.

Недостатком указанных выше способов является низкая химическая стойкость изделий.

В области получения химически стойких оксидно-металлических покрытий на поверхности эмалированных стальных изделий аналогов не обнаружено.

Задачей изобретения является увеличение срока службы эмалированных стальных изделий за счет повышения химической стойкости эмалевого покрытия.

Технический результат изобретения - модификация поверхности эмалированных стальных изделий.

Технический результат достигается за счет того, что проводят термообработку эмалированного стального изделия в течение 25-30 минут в присутствии соли SnCl₂ соотношении 1,5-2 г на 40 см² поверхности, причем термообработку осуществляют при 500-550°С.

На фиг. 1 представлена таблица, демонстрирующая влияние технологических параметров нанесения оксидно-оловянного покрытия на его качественные характеристики.

На фиг. 2 представлены результаты проведенных исследований проверки химической стойкости модифицированной поверхности эмалированных стальных изделий.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

При испытаниях были взяты составы эмалей: безгрунтовая эмаль для стали МК-5, синтезированный состав МК-5У, химически стойкая покровная эмаль для стали ЭСП-117.

Для получения высокого качества оксидно-оловянного покрытия на поверхности эмалированных стальных изделий были проведены исследования по изучению влияния технологических параметров нанесения на технико-эксплуатационные свойства изделия. В качестве технологических параметров были выбраны масса соли, температура сублимации, время выдержки. Были выбраны диапазоны температур сублимации 400-600°С, масса SnCl₂ 0,1-4 г, время выдержки 25-30 мин.

Нанесение оксидно-оловянного покрытия на эмалевую поверхность проводили методом нанесения пленки на внутреннюю и внешнюю поверхность образца, который заключается в том, что на стальную пластину насыпают хлорид олова, которую в свою очередь помещают на плоскую подставку из жаропрочной стали. Сверху пластины с солью устанавливают игольчатую подставку из жаропрочной стали с эмалированным образцом. Данная конструкция помещается в нагретую электрическую муфельную печь. При возгонке соли SnCl₂ осаждение оксидно-оловянной пленки происходит на всю поверхность эмалированного образца.

Пример 1. Проводили термообработку стальных образцов, покрытых эмалью для стали МК-5, вместе с солью SnCl₂. Были выбраны следующие технологические параметры:

Температура термообработки	400°С
Масса соли/площадь поверхности	0,5 г/40 см2
Время выдержки	30 мин

После термообработки эмалированных стальных образцов оксидной пленки не наблюдалось.

Пример 2. Проводили термообработку стальных образцов, покрытых эмалью для стали МК-5, вместе с солью SnCl₂. Были выбраны следующие технологические параметры:

Температура термообработки	450°С
Масса соли/площадь поверхности	0,5 г/40 см2
Время выдержки	25 мин

После термообработки эмалированных стальных образцов образовывалась неравномерная оксидная пленка, стирающаяся при механическом воздействии.

Пример 3. Проводили термообработку стальных образцов, покрытых эмалью для стали МК-5У, вместе с солью SnCl₂. Были выбраны следующие технологические параметры:

Температура термообработки	450°C
Масса соли/площадь поверхности	1 г/40 см2
Время выдержки	30 мин

После термообработки эмалированных стальных образцов образовывалась неравномерная оксидная пленка, стирающаяся при механическом воздействии.

Пример 4. Проводили термообработку стальных образцов, покрытых эмалью для стали МК-5У, вместе с солью SnCl₂. Были выбраны следующие технологические параметры:

Температура термообработки	500°C
Масса соли/площадь поверхности	1,5 г/40 см2
Время выдержки	25 мин

После термообработки эмалированных стальных образцов образовывалась яркая равномерная оксидная пленка, не стирающаяся при механическом воздействии.

Пример 5. Проводили термообработку стальных образцов, покрытых эмалью для стали ЭСП-117, вместе с солью SnCl₂. Были выбраны следующие технологические параметры:

Температура термообработки	550°C
Масса соли/площадь поверхности	2 г/40 см2
Время выдержки	25 мин

После термообработки эмалированных стальных образцов образовывалась яркая равномерная оксидная пленка, не стирающаяся при механическом воздействии.

Пример 6. Проводили термообработку стальных образцов, покрытых эмалью для стали ЭСП-117, вместе с солью SnCl₂. Были выбраны следующие технологические параметры:

Температура термообработки	600°C
Масса соли/площадь поверхности	2,5 г/40 см2
Время выдержки	25 мин

После термообработки эмалированных стальных образцов образовывалась неравномерная бледная оксидная пленка, не стирающаяся при механическом воздействии.

Пример 7. Проводили термообработку стальных образцов, покрытых эмалью для стали МК-5У, вместе с солью SnCl₂. Были выбраны следующие технологические параметры:

Температура термообработки	500°C
Масса соли/площадь поверхности	2 г/40 см2
Время выдержки	30 мин

После термообработки эмалированных стальных образцов образовывалась яркая равномерная оксидная пленка, не стирающаяся при механическом воздействии.

Пример 8. Проводили термообработку стальных образцов, покрытых эмалью для стали ЭСП-117, вместе с солью SnCl₂. Были выбраны следующие технологические параметры:

Температура термообработки	500°C
Масса соли/площадь поверхности	3 г/40 см2
Время выдержки	30 мин

После термообработки эмалированных стальных образцов образовывалась неравномерная бледная оксидная пленка, нестирающаяся при механическом воздействии.

При проведении исследования было установлено, что при температурах ниже 450°C оксидная пленка наносится тонким неравномерным слоем и стирается при механическом воздействии. При температурах выше 550°C оксидная пленка наносится неравномерным слоем, частично стирается механическим воздействием. Масса соли SnCl₂ меньше чем 0,5 г также не способствует качественному нанесению равномерного слоя оксидной пленки, а при массе соли, большей чем 2,0 г, пленка получается чрезмерной толщины и пористости.

Проверку химической стойкости эмалей проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 24788-2001. Установку с пластиной нагревают в сушильном шкафу при температуре (110±10)°C в течение 30 мин, затем в нее наливают на 2/3 высоты стакана из кварцевого стекла кипящий раствор уксусной кислоты массовой доли 4,0%, после чего устанавливают на предварительно нагретую электрическую плитку, мощность которой должна быть такой, чтобы закипание раствора в установке начиналось через 8-10 мин. Раствор должен нагреваться и кипеть в установке в течение 1 ч с момента вливания раствора. Далее раствор из установки сливают, пластину с испытуемым эмалевым покрытием извлекают, промывают дистиллированной водой, высушивают при температуре (110±10)°C в течение 2 ч и после охлаждения в эксикаторе в течение 2 ч взвешивают с целью определения потери массы при обработке кислотой.

Коррозионную стойкость X, мг/см²×ч, вычисляют по формуле

где Δm - потеря массы образца, мг;

S - площадь испытуемой поверхности образца, см².

Разработанное оксидно-металлическое покрытие увеличивает срок службы эмалированных стальных изделий.

Способ получения химически стойкого оксидно-оловянного покрытия на поверхности эмалированного стального изделия, характеризующийся тем, что осуществляют термообработку эмалированного стального изделия в течение 25-30 минут в присутствии соли SnCl₂ в соотношении 1,5-2 г на 40 см² поверхности, причем термообработку осуществляют при температуре 500-550°С.